Question

已知圆C的方程为x²+（y-4）²=4，点O是坐标原点．直线l：y=kx与圆C交于M，N两点．
（Ⅰ）求k的取值范围；
（Ⅱ）设Q（m，n）是线段MN上的点，且．请将n表示为m的函数．

Answer

（Ⅰ）将直线l方程与圆C方程联立消去y得到关于x的一元二次方程，根据两函数图象有两个交点，得到根的判别式的值大于0，列出关于k的不等式，求出不等式的解集即可得到k的取值范围；
（Ⅱ）由M、N在直线l上，设点M、N坐标分别为（x1，kx1），（x2，kx2），利用两点间的距离公式表示出|OM|2与|ON|2，以及|OQ|2，代入已知等式中变形，再利用根与系数的关系求出x1+x2与x1x2，用k表示出m，由Q在直线y=kx上，将Q坐标代入直线y=kx中表示出k，代入得出的关系式中，用m表示出n即可得出n关于m的函数解析式，并求出m的范围即可．
【解析】
（Ⅰ）将y=kx代入x2+（y-4）2=4中，得：（1+k2）x2-8kx+12=0（*），
根据题意得：△=（-8k）2-4（1+k2）×12＞0，即k2＞3，
则k的取值范围为（-∞，-）∪（，+∞）；
（Ⅱ）由M、N、Q在直线l上，可设M、N坐标分别为（x1，kx1），（x2，kx2），
∴|OM|2=（1+k2）x12，|ON|2=（1+k2）x22，|OQ|2=m2+n2=（1+k2）m2，
代入=+得：=+，
即=+=，
由（*）得到x1+x2=，x1x2=，
代入得：=，即m2=，
∵点Q在直线y=kx上，∴n=km，即k=，代入m2=，化简得5n2-3m2=36，
由m2=及k2＞3，得到0＜m2＜3，即m∈（-，0）∪（0，），
根据题意得点Q在圆内，即n＞0，
∴n==，
则n与m的函数关系式为n=（m∈（-，0）∪（0，））．